精品解析：江苏省苏州市震泽中学2024-2025学年高二下学期5月月考物理试卷

2023级高二第二学期第二次阶段检测 物理学科 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 液晶是液体和晶体的混合物 B. 布朗运动是指液体分子的无规则运动 C 能量耗散并不违反能量守恒定律 D. 若某液体能够浸润玻璃器壁，则液面呈凸形 2. 已知二氧化碳摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的（　　） A. B. C. D. 3. 如图甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子之间引力、斥力的大小变化分别如图中两条曲线所示。P为两虚线a、b的交点。现把乙分子从A处由静止释放，恰能到达B位置。由图可知（　　） A. 虚线a为分子间引力变化的图线，且随距离增大而减小 B. 交点P的横坐标代表乙分子到达该点时分子势能为零 C. 乙分子到达B点时分子势能小于零 D. 乙分子从A到B的运动过程中加速度一定先变小后变大 4. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　） A. ①为电流表，②为电压表 B. 电厂输送的电功率为 C. 若线圈匝数增加一倍，①的示数增加一倍 D. 若输送距离增加一倍，则输电线上的损耗功率增加一倍 5. 利用图示装置可测量某种金属材料K的逸出功，分别用频率为和的光照射材料K，通过电压表读数可测得这两种光照情况下的遏止电压之比为，普朗克常量为h，则该金属材料K的逸出功是（　　） A. B. C. D. 6. 如图为一定质量的理想气体经历过程的压强p随热力学温度T变化的图像，其中平行于T轴，的延长线过坐标原点。则（　　） A. 过程，所有气体分子的运动速率都减小 B. 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加 C. 过程，速率较小的分子所占有的比例变大 D. 过程，下方与T轴间围成的面积表示气体对外界做的功 7. 如图所示，电阻不计两根光滑平行金属导轨左端接有一个自感系数很大的线圈L，金属棒固定在导轨上，直流电源E、电阻R和开关S接在导轨之间，自感线圈L的直流电阻小于金属棒电阻。则（　　） A. 闭合S，金属杆受到向左的安培力且越来越大 B. 闭合S，金属杆受到向右安培力且越来越小 C. 断开S，金属杆受到向左的安培力且越来越小直至为零 D. 断开S，金属杆受到向右的安培力且先突然变大再逐渐减小为零 8. 如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱一定向a侧移动的是（　　） A. B. C D. 9. 质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的、、三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为、，速度选择器中匀强电场电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则（　　） A. 速度选择器中的电场方向向左，且三种粒子均带正电 B. 三种粒子的速度大小均为 C. 打在点的粒子的比荷最大，且其在磁场中的运动时间最长 D. 如果三种粒子电荷量均为q，且、的间距为，则打在、两点的粒子质量差为 10. 两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. B与v0无关，与成反比 B. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C. 通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率 D. 调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变 二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. “探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。 （1）下列说法正确的是_____。 A. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 B. 实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C. 在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强测量更准确 D. 处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观 （2）实验时，推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到注射器内气体压强、体积变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因_____。 A. 实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高 B. 实验时迅速推动活塞 C. 注射器没有保持水平 D. 推动活塞过程中有气体泄漏 （3）某小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是_____，图线、斜率不同的原因_____。 （4）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值，以及相应的压强传感器示数。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是_____。 A. B. C. D. 12. 某同学做“油膜法估测油酸分子的大小”实验时，先通过查阅资料的得知油酸分子的直径为d，实验测得n滴油酸酒精溶液的体积为V。由于水槽的限制，要求油膜的面积不能超过S，求： （1）为油酸酒精溶液的浓度不能超过多少？ （2）油膜的面积刚好为S时，油膜中油酸分子个数。 13. 如图所示，高为L，横截面积为S的导热汽缸内有一不规则物体，厚度不计的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞正好在汽缸的顶部。再在活塞上放置质量为m的物体后，活塞缓慢下移，并静止在与缸底的间距为0.8L的高度。已知外界大气压强，忽略缸内气体温度的变化，不计活塞和汽缸的摩擦，重力加速度为g。求： （1）不规则物体的体积； （2）该过程中缸内气体向外界放出的热量。 14. 某装置利用磁场控制带电粒子的运动。如图所示，矩形区域ABCD边长分别为、，O、为AB、CD边的中点；ABCD内存在多层紧邻且强弱相同的匀强磁场，每层的高度均为d，磁感应强度大小可调，方向垂直纸面沿竖直方向交替变化；质量为m、电荷量为+q的粒子从O点射入磁场，初速度大小为，方向与夹角为，粒子在纸面内运动，不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）若粒子从O开始沿图示轨迹运动且恰好到达，求所加磁场的磁感应强度的大小。 （2）若粒子从CD边离开磁场时与轴线的距离小于d，求磁感应强度B的取值范围。 （3）若磁感应强度，求能从CD边出射的粒子初速度方向与夹角θ的范围。 15. 交流感应电动机就是利用电磁驱动工作的，其原理类似于如图1所示的高中教材中的演示实验，先由磁极旋转产生旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动，就这样，电动机把电能转化成机械能。一种交流感应电动机，其原理简化等效为如图2所示的模型（俯视图），其中单匝线圈处于辐向磁场中，所处的磁感应强度相同，大小均为，两无磁场区域夹角均为，已知导线框的边长均为为，线框总电阻为。两边质量均为，在磁场中转动时，受到的阻力均为，其中比例系数，v为线速度，其余两边质量和所受阻力不计，无磁场区域一切阻力忽略不计。现让磁场以恒定角速度顺时针转动，线框初始静止锁定，时刻解锁如图所示的正方形导线框，导线框由静止开始转动。（取） （1）判断时刻，线框中的电流方向（用字母表示）； （2）求线框稳定转动时的角速度、及线框中电流的有效值；（结果保留根号） （3）系统稳定转动后某时刻磁场停止转动，求边还能转过的最大路程。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023级高二第二学期第二次阶段检测 物理学科 一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 液晶是液体和晶体的混合物 B. 布朗运动是指液体分子的无规则运动 C. 能量耗散并不违反能量守恒定律 D. 若某液体能够浸润玻璃器壁，则液面呈凸形 【答案】C 【解析】 【详解】A．液晶是一种特殊的物质状态，不是液体和晶体的混合物，它有液体的流动性，又有晶体的各向异性等特征，故A错误； B．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，反映的是液体或气体分子的无规则运动，不是液体分子的无规则运动本身，故B错误； C．能量耗散是指能量的可利用品质降低，但能量的总量依然守恒，不违反能量守恒定律，故C正确； D．若某液体能够浸润玻璃器壁，液面呈凹形；不能浸润时液面呈凸形，故D错误。 故选C。 2. 已知二氧化碳摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，在深海中，二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为，则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ，设该状态下气体体积为V，则海面处容器内二氧化碳气体的质量为 容器内二氧化碳气体的物质的量为 则在2500m深海中二氧化碳的体积为 可知该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的倍。 故选A。 3. 如图甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子之间引力、斥力的大小变化分别如图中两条曲线所示。P为两虚线a、b的交点。现把乙分子从A处由静止释放，恰能到达B位置。由图可知（　　） A. 虚线a为分子间引力变化的图线，且随距离增大而减小 B. 交点P的横坐标代表乙分子到达该点时分子势能为零 C. 乙分子到达B点时分子势能小于零 D. 乙分子从A到B的运动过程中加速度一定先变小后变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．分子间的引力和斥力随分子间距的增大而减小，斥力变化更快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，故A错误； BC．交点P的横坐标代表分子引力等于分子斥力，此时分子间的作用力为0，则从A处到P横坐标处，分子力体现为引力，分子引力做正功，分子势能减小；从P横坐标处到B处，分子力体现为斥力，分子引力做负功，分子势能增大；由于A处和B处乙分子的动能均为0，所以乙分子在A处和B处的分子势能相等，当分子间距离足够远时，分子势能为0；综上分析可知交点P的横坐标代表乙分子到达该点时分子势能最小，为负值；乙分子到达B点时分子势能小于零，故B错误，C正确； D．乙分子从A处到P横坐标处的运动过程中，分子力体现为引力，大小可能先增大后减小；从P横坐标处到B处，分子力体现为斥力，大小逐渐增大；则乙分子从A到B的运动过程中，分子力可能先增大后减小再增大，则加速度可能先增大后减小再增大，故D错误。 故选C。 4. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　） A. ①为电流表，②为电压表 B. 电厂输送的电功率为 C. 若线圈匝数增加一倍，①的示数增加一倍 D. 若输送距离增加一倍，则输电线上的损耗功率增加一倍 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知①和互感器并联在零线、火线上，则①为电压表；②和互感器串联在电路中，则②为电流表，故A错误； B．不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，则电厂输送的电功率为 故B正确； C．若线圈匝数增加一倍，对于电压互感器，由于原线圈两端电压，即升压变压器输出电压不变，则电压表①的示数不变，故C错误； D．若输送距离增加一倍，则输电线电阻增加一倍，将降压变压器和用户看成一个等效电阻，则有 输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，根据 可知输电线上的损耗功率不是增加一倍，故D错误。 故选B。 5. 利用图示装置可测量某种金属材料K逸出功，分别用频率为和的光照射材料K，通过电压表读数可测得这两种光照情况下的遏止电压之比为，普朗克常量为h，则该金属材料K的逸出功是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据动能定理和光电效应方程有， 由题意 联立解得逸出功 故选B。 6. 如图为一定质量的理想气体经历过程的压强p随热力学温度T变化的图像，其中平行于T轴，的延长线过坐标原点。则（　　） A. 过程，所有气体分子的运动速率都减小 B. 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加 C. 过程，速率较小的分子所占有的比例变大 D. 过程，下方与T轴间围成的面积表示气体对外界做的功 【答案】B 【解析】 【详解】A．a到b过程，温度降低，气体分子的平均速率减小，但不是所有气体分子的运动速率都会减小，故A错误； B．a到b过程，温度降低，分子撞击容器壁的平均作用力减小，而压强保持不变，因此单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加，故B正确； C．b到c过程，温度升高，分子平均动能增大，速率较小的分子所占有的比例变小 ，故C错误； D．由理想气体状态方程有 可知bc过程是等容变化，气体体积不变，气体不对外做功，则bc下方与T轴间围成的面积不表示气体对外界做的功 ，故D错误。 选B。 7. 如图所示，电阻不计的两根光滑平行金属导轨左端接有一个自感系数很大的线圈L，金属棒固定在导轨上，直流电源E、电阻R和开关S接在导轨之间，自感线圈L的直流电阻小于金属棒电阻。则（　　） A. 闭合S，金属杆受到向左的安培力且越来越大 B. 闭合S，金属杆受到向右的安培力且越来越小 C. 断开S，金属杆受到向左的安培力且越来越小直至为零 D. 断开S，金属杆受到向右的安培力且先突然变大再逐渐减小为零 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当闭合S时，有电流自上而下流过MN，由左手定则可判定安培力方向向左，开始时线圈中自感电动势阻碍本身电流的增加，则通过MN的电流较大，随着自感线圈的自感电动势减小，流过线圈的电流逐渐变大，则MN的电流逐渐减小，安培力逐渐减小，故AB错误； CD．由于自感线圈L的直流电阻小于金属棒MN电阻，则电路稳定时通过自感线圈的电流大于通过MN的电流；断开S后，自感线圈的感应电流自下而上流过MN，所受安培力向右，绝缘杆受到向右的安培力，则流过MN的电流先增加后逐渐减小到零，金属杆受到向右的安培力且先突然变大再逐渐减小为零，故C错误，D正确。 故选D。 8. 如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱一定向a侧移动的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．假设升温后，水银柱不动，由查理定律得 由于两气体初态温度T相同，相同，故初态压强大的大，即液柱向着初态压强小的方向移动，题图可知a侧气体压强小于b侧气体压强，故水银柱一定向a侧移动，故A正确； B．假设升温后，水银柱不动，由查理定律得 相同，由于a侧气体初态温度低且a侧气体压强小，故无法判断升高相同温度时a、b两侧气体的大小，故无法判断液柱移动方向，故B错误； CD．假设升温后，水银柱不动，由查理定律得 而各管原p相同，相同，所以初态温度高的小，故液柱向着初态温度高的方向移动，故CD错误。 故选A。 9. 质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的、、三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为、，速度选择器中匀强电场电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则（　　） A. 速度选择器中的电场方向向左，且三种粒子均带正电 B. 三种粒子速度大小均为 C. 打在点的粒子的比荷最大，且其在磁场中的运动时间最长 D. 如果三种粒子电荷量均为q，且、的间距为，则打在、两点的粒子质量差为 【答案】D 【解析】 【详解】A．带电粒子通过速度选择器时，需要二力平衡，故 且两力方向相反。根据带电粒子在偏转磁场中的偏转方向，由左手定则，可知三种粒子均带正电，故速度选择器中，洛伦兹力方向为水平向左，可知电场方向向右，故A错误； B．三种粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡，有 得 故B错误； C．粒子在磁场区域B2中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 得 半径与三种粒子比荷成反比，故打在P3点的粒子比荷最小，在磁场中的运动时间为 故打在P3点的粒子在磁场中的运动时间最长，故C错误； D．打在P1、P3两点的粒子间距为 解得 故D正确。 故选D。 10. 两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. B与v0无关，与成反比 B. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C. 通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率 D. 调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．将组合体以初速度v0水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有 ， 解得 则B与v0无关，与成反比，故A错误； B．当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，故B错误； C．组合体通过磁场的过程中，则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，故C错误； D．无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有，则安培力做的功都为 W=F安4L 则组合体通过磁场的过程中产生的热量不变，故D正确。 故选D。 二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. “探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。 （1）下列说法正确的是_____。 A. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 B. 实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积 C. 在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强的测量更准确 D. 处理数据时采用图像，是因为图像比图像更直观 （2）实验时，推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到注射器内气体压强、体积变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因_____。 A. 实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高 B. 实验时迅速推动活塞 C. 注射器没有保持水平 D. 推动活塞过程中有气体泄漏 （3）某小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是_____，图线、斜率不同的原因_____。 （4）另一小组实验时缓慢推动活塞，记录4组注射器上的刻度数值，以及相应的压强传感器示数。在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。绘出的关系图像应是_____。 A B. C. D. 【答案】（1）D （2）AB （3） ①. 是胶管内气体体积 ②. 封闭气体的质量不同 （4）D 【解析】 【小问1详解】 A．为了确保气体温度不变，实验时应缓慢推拉柱塞，待示数稳定后读取数据，故A错误； B．由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，故B错误； C．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，故C错误； D．当p与V成反比时，图像是一条过原点的直线，而图像是双曲线，则图像比图像更直观，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 由图像的特点可知，压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器，导致温度升高；或实验时迅速推动活塞，没有使气体有充分的时间与外界进行热交换，导致温度升高。 故选AB。 【小问3详解】 [1][2]根据理想气体状态方程 整理得 可知图中V0的物理含义是塑料管内的气体体积。图像的斜率为 环境温度相同，图线a斜率大于图线b斜率的可能原因是两组实验气体质量不同。 【小问4详解】 测量时，注射器与压强传感器连接部分气体的体积V0末计入，纵轴存在截距；软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，但左侧的延长线与纵轴的交点仍为，故前后两条线相交在此处。 故选D。 12. 某同学做“油膜法估测油酸分子的大小”实验时，先通过查阅资料的得知油酸分子的直径为d，实验测得n滴油酸酒精溶液的体积为V。由于水槽的限制，要求油膜的面积不能超过S，求： （1）为油酸酒精溶液的浓度不能超过多少？ （2）油膜的面积刚好为S时，油膜中油酸分子个数。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 题意可知一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积 因为 联立解得 【小问2详解】 油膜的面积刚好为S时，油膜中油酸分子个数 13. 如图所示，高为L，横截面积为S的导热汽缸内有一不规则物体，厚度不计的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞正好在汽缸的顶部。再在活塞上放置质量为m的物体后，活塞缓慢下移，并静止在与缸底的间距为0.8L的高度。已知外界大气压强，忽略缸内气体温度的变化，不计活塞和汽缸的摩擦，重力加速度为g。求： （1）不规则物体的体积； （2）该过程中缸内气体向外界放出的热量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）放置重物后，假设缸内气体的压强为p1，根据受力平衡可得 解得 根据玻意耳定律可得 解得 （2）外界对气体做功为 解得 根据热力学第一定律可得 又 故气体向外界放出的热量为 14. 某装置利用磁场控制带电粒子的运动。如图所示，矩形区域ABCD边长分别为、，O、为AB、CD边的中点；ABCD内存在多层紧邻且强弱相同的匀强磁场，每层的高度均为d，磁感应强度大小可调，方向垂直纸面沿竖直方向交替变化；质量为m、电荷量为+q的粒子从O点射入磁场，初速度大小为，方向与夹角为，粒子在纸面内运动，不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）若粒子从O开始沿图示轨迹运动且恰好到达，求所加磁场的磁感应强度的大小。 （2）若粒子从CD边离开磁场时与轴线的距离小于d，求磁感应强度B的取值范围。 （3）若磁感应强度，求能从CD边出射的粒子初速度方向与夹角θ的范围。 【答案】（1）；（2）；（3）+到-之间 【解析】 详解】（1）由几何关系得 根据牛顿第二定律 解得 （2）若粒子从CD边离开磁场时与轴线的距离小于d，则粒子在离开磁场前不能进入第二层磁场，临界情况为轨迹与第一、二层磁场边界相切。设轨迹半径为，由几何关系得 根据牛顿第二定律 联立解得 即当时满足要求。 （3）当，由 得 先考虑临界情况：设粒子恰好到达D点，由几何关系及运动对称性可得，v0与竖直正方向夹角为，即与OD夹角为时符合题设要求，粒子经过第一层磁场过程中沿OD方向前进了d，之后经过各层磁场与经过第一层磁场类似，最终到达D点。考虑运动的对称性，与竖直负方向夹角为时的情况与上一种情况类似，最终到达C点。经分析可知发射角在+到-之间的粒子均可从CD边射出。 15. 交流感应电动机就是利用电磁驱动工作的，其原理类似于如图1所示的高中教材中的演示实验，先由磁极旋转产生旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动，就这样，电动机把电能转化成机械能。一种交流感应电动机，其原理简化等效为如图2所示的模型（俯视图），其中单匝线圈处于辐向磁场中，所处的磁感应强度相同，大小均为，两无磁场区域夹角均为，已知导线框的边长均为为，线框总电阻为。两边质量均为，在磁场中转动时，受到的阻力均为，其中比例系数，v为线速度，其余两边质量和所受阻力不计，无磁场区域一切阻力忽略不计。现让磁场以恒定角速度顺时针转动，线框初始静止锁定，时刻解锁如图所示的正方形导线框，导线框由静止开始转动。（取） （1）判断时刻，线框中的电流方向（用字母表示）； （2）求线框稳定转动时的角速度、及线框中电流的有效值；（结果保留根号） （3）系统稳定转动后某时刻磁场停止转动，求边还能转过的最大路程。 【答案】（1）电流方向为a→b→c→d→a （2） （3）1.2m 【解析】 【小问1详解】 由右手切割定则可知电流方向为a→b→c→d→a。 【小问2详解】 以ab边为研究对象，当线框稳定转动时 即 其中 可得 则 由 解得 根据电流有效值定义可得 【小问3详解】 把手停止后，线框由于惯性继续转动切割磁感线由动量定理可得 即 整理得 代入数据可得 结合空缺区域磁场 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$